EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO        FACULTAD: ING. QUIMICA             CURSO: DHTIC  DESARROLLO DE HABILIDADES EN E...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO2012           EL GRAFENO:          NANOMATERIAL           DEL FUTURO   El Grafeno es e...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO GRAFENO: EL NANOMATERIAL DEL FUTURO                              INDICE1. Introducción...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO                                   INTRODUCCIONLa nanociencia es una rama de la ciencia...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO                                           HISTORIACon los nuevos artículos y demás inf...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROSu nombre proviene de la palabra grafito la cual a su vez viene del griego grafein,que ...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROSe está investigando la posibilidad de obtener el Grafeno de una forma “cultivo”,como s...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROPropiedades electrónicas                                     Ahora sabemos que el Grafe...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROLa tecnología día con día avanza, por ello es necesario estar informado de todosaquello...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROPor otro lado, aprovechando la gran conductividad de este material se hapromovido la cr...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROCeldas Solares:El uso del Grafeno para la creación de celdasfotovoltaicas   ya   es    ...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO                               CONCLUSIONEl Grafeno es un material prometedor del que s...
EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROBibliografía:   o   González Carmona, J., Hernández Vozmedio, M. A., Guinea, F. (2010)....
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

El grafeno

2,256

Published on

Published in: Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
2,256
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
111
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

El grafeno

  1. 1. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO FACULTAD: ING. QUIMICA CURSO: DHTIC DESARROLLO DE HABILIDADES EN EL USO DE LAS TECNOLOGIAS DE LA INFORMACION YLA COMUNICACION FACILITADOR: YARED ELSA RUIZ MORALES ENSAYO FINAL “EL NANOMATERIAL DEL FUTURO”
  2. 2. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO2012 EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO El Grafeno es el material que va a revolucionar completamente la forma de vida actual. En el 2004 se dio a conocer como el material más fuerte del mundo; no siendo esta su única cualidad. Sus diversas propiedades lo colocan entre los materiales más asombrosos del momento y sus aplicaciones prometen dar un cambio drástico a todo lo que conocemos actualmente, éstas van desde la electrónica a la medicina.  Alfonso Pérez Huerta  Bertha Elena Sánchez López  Cristian Núñez Delgado   Flor Marcela Jiménez Toledo  13/07/2012 BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA
  3. 3. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO GRAFENO: EL NANOMATERIAL DEL FUTURO INDICE1. Introducción2. Historia del Grafeno3. Descripción del Grafeno4. Extracción del Grafeno5. Propiedades 5.1. Extrínsecas 5.2. Electrónicas 5.3. Físicas6. Aplicaciones 6.1. Electrónica 6.1.1 Velocidad de proceso 6.1.2. Pantallas 6.1.3. Memorias flash 6.1.4. Celdas solares 6.2. Aeronáutica 6.3. Blindaje7. Costos8. Conclusión9. Bibliografía10. Citas textuales
  4. 4. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO INTRODUCCIONLa nanociencia es una rama de la ciencia que estudia los procesos fundamentalesque suceden en las estructuras de tamaño muy pequeño, entre 1 y 100nanómetros, (1nm = 1x1 m) las cuales se conocen como nanoestructuras.Dentro de esta encontramos a la nanotecnología, que es el área de investigaciónque estudia, diseña y fabrica materiales o sistemas a escalas nanoscopicas y lesda alguna aplicación práctica.El carbono es un elemento muy abundante e importante en la naturaleza.Presenta una gran facilidad para unirse consigo mismo y con otros átomospequeños a punto de formar más de 10 millones de moléculas diferentes y concaracterísticas específicas. Dentro de estas estructuras del carbono encontramosal Grafeno, una lámina de carbono cuyo espesor puede ser de un solo átomo, quemuestra propiedades electrónicas, físicas y químicas exóticas revistiendo un graninterés para la investigación fundamental y el desarrollo de nuevos materiales. Enconsecuencia estas características, que lo hacen único, abre un amplio panoramade usos y aplicaciones al quehacer científico que toca diversas áreas de desarrollotecnológico, lo que pone de manifiesto que con este material podríamosrevolucionar el mundo de la tecnología y si las investigaciones actuales generanlos resultados esperados, se podría llegar a mejorar la calidad de vida de laspersonas, obteniendo provechosos beneficios que jamás se llegarían a alcanzarcon otro tipo de material, de aquí la importancia de nuestro trabajo que pretendedivulgar un poco de lo que es el asombroso mundo de la nanociencia, e interesara los jóvenes estudiantes en estas áreas de investigación, básica y aplicada. Conel propósito de lograr que nuestro país no se quede a orillas del desarrollotecnológico, como ha sucedido en generaciones anteriores, sino ir cada vez más ala par del progreso de estas innovaciones, ya que nos encontramos en un mundoen continua globalización y crecimiento tecnológico.
  5. 5. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO HISTORIACon los nuevos artículos y demás información publicada acerca del Grafeno sepodría pensar que es un descubrimiento reciente, pero fue conocido desdemediados del siglo XX. Su estructura y enlace fueron descritas en 1930, laestructura de bandas electrónica fue calculada por primera vez por Wallace en1949, lo que explicaría la capacidad de conducción de electrones a través de lasdistintas capas de este material, que consiste en capas de átomos de carbonounidos entre sí. Pero estos descubrimientos e investigaciones no fueron tomadosen cuenta, debido a que Peierls en 1934 y 1935 junto con Landau en 1937demostraron teóricamente que este material era termodinámicamente inestablesobre todo a temperatura ambiente. Fue en el año de 1994 donde se adoptó elnombre de Grafeno después de usarse indistintamente con monocapa de grafito,en el campo de la ciencia de superficies.Fue hasta el año de 2004 que se obtuvo por primera vez el grafeno, a través delgrafito, fueron los investigadores, Andre Geim y Kostantin Novoselov de laUniversidad de Manchester, los que sintetizaron este material. Éstos recibieron elpremio nobel de Física en el 2010 por sus revolucionarios descubrimientos sobreeste material bidimensional. Desde entonces este material ha creado gran interéspara muchos científicos, por sus múltiples aplicaciones. DESCRIPCION DEL GRAFENO El Grafeno es una alotropía1 de carbono, tiene la forma de un hexaedro (panal de abeja), posee átomos de carbono y enlaces covalentes, formados por la superposición de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados.1 Alotropía: Propiedad que poseen determinado elementos químicos; se presenta cuando tienen una mismacomposición pero aspectos diferentes en un mismo estado de agregación de la materia, generalmente en elestado solido. En el caso del carbono se presenta en forma de grafito, diamante, grafeno y fulereno.
  6. 6. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROSu nombre proviene de la palabra grafito la cual a su vez viene del griego grafein,que significa “escribir”. (Revista Investigación y Ciencia, nº 381, pág. 54). El grafitoes una composición de muchas capas de Grafeno superpuestas.Los enlaces entre las distintas capas de Grafeno, se debe a las fuerzas de Vander Walls e interacciones entre los orbitales π de los átomos de carbono, lo másimpresionante es que una capa de Grafeno es muy estable, fuerte, flexible yposee otras propiedades e implicaciones que van desde la física cuántica a laelectrónica de consumo. EXTRACCIÓN DEL GRAFENOFue en el 2004 en el año en que el los investigadores Andre Geim y KostantinNovoselov, obtuvieron el Grafeno a través del procedimiento llamado exfoliaciónmicro mecánica, el cual consistió en pintar con un lápiz un papel; aplicar con untrozo de celo al sombreado y transferir las adherencias a una superficie limpia.Este procedimiento perfeccionado,actualmente es el más utilizado paraobtener una monocapa de grafeno,(Revista Investigación y Ciencia, nº381). Aunque se han encontradodiferentes maneras de extraccióntales como: aislar este elementointercalando átomos en la masa delgrafito separando las partículasadheridas a los átomos insertadosmediante reacciones químicas, obien; la que consiste en agregar sustancias químicas entre las capas de átomosque permite debilitar los enlaces entre ellas y así lograr la separación de lasláminas.
  7. 7. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROSe está investigando la posibilidad de obtener el Grafeno de una forma “cultivo”,como se hace con otros compuestos del carbono. Solo que el Grafeno de “cultivo”por deposición química y descomposición térmica no supera los resultados de laexfoliación micro mecánica.Este es un material prometedor por su amplio abanico de la ciencia y tecnologíapor lo que se encuentra en un proceso de investigación para lograr resultados quenos beneficien a la sociedad en general. Pero ¿Qué hay detrás de este granmaterial? PROPIEDADESPropiedades FisicoquímicasEl Grafeno se encuentra más expuesto a influencias externas que otrosmateriales, los procesos de síntesis y crecimiento a presión atmosférica ytemperatura ambiente no permiten un control preciso del entorno.Los electrones se desplazan por el material sin ser desviados por imperfeccionesen la sustancia ni por átomos extraños, ni siquiera son importantes lasperturbaciones que sufren los electrones a temperatura ambiente. De esta maneralas propiedades de conducción del Grafeno no llegan todavía a igualar las de lossemiconductores más utilizados en la fabricación de circuitos integrados. A pesarde la limitada calidad de las primeras muestras, su especial estructura electrónicaya ha permitido observar procesos como el efecto Hall cuántico fraccional.“Las propiedades de conducción del Grafeno no llegan todavía a igualar las de lossemiconductores más utilizados en la fabricación de circuitos integrados,obtenidos en salas blancas mediante un proceso finamente controlado.” (GonzálezCarmona, J., Hernández Vozmedio, M. A., Guinea, F. (2010).
  8. 8. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROPropiedades electrónicas Ahora sabemos que el Grafeno es un material fuera de lo común puesto que sus propiedades electrónicas lo sitúan en primer lugar entre el conjunto de los metales y el de los semiconductores; ya que gracias a la forma de las bandas del Grafeno sabemos que puede existir una situación intermedia entre tener o no el nivel de Fermi2 en la brecha que separa las bandas de energía; ya queel valle de la banda que esta desocupada con menor energía (banda deconducción) lo encontramos pegado en un solo punto a la cima de la bandaocupada que tiene la mayor energía (banda de valencia).Spin trónica. Como consecuencia de la búsqueda de nuevos y cada vez máspequeños dispositivos electrónicos, los físicos e ingenieros dedicados a lainvestigación en el campo de la nanotecnología se encuentran con nuevaspropiedades y comportamientos extraños. A estos tamaños, la propiedad cuánticade los electrones llamada Spin toma un rol muy importante en las propiedades delnano sistema, como en el caso del Grafeno. Los dispositivos que usan estapropiedad del electrón para realizar sus funciones forman lo que se denomina Spintrónica o Magneto electrónica por analogía con la palabra Electrónica.Propiedades físicasAlta elasticidad y dureza: Los enlaces que forma elcarbono en la capa son muy fuertes y proporcionanenorme solidez, unido a una gran flexibilidad. Deesta vez con gran capacidad de curvatura cundo sele aplica un esfuerzo mecánico. Resistencia que eshasta 200 veces mayor que la del acero.2 Nivel Fermi: Nivel energético más alto ocupado por un electrón a 0ºK.
  9. 9. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROLa tecnología día con día avanza, por ello es necesario estar informado de todosaquellos nuevos productos que nos ayudan a tener una mejor calidad de vida, eneste ensayo, hemos estado hablando del Grafeno un nanomaterial que se haconvertido en uno de los mas investigados en los últimos años, al cual gracias asus diferentes propiedades y características, es ahora un boom para la creaciónde nuevas tecnologías.Gracias a lo anterior, podemos ver que las vastas propiedades del Grafenoprometen dejar una nueva generación de dispositivos electrónicos decenas deveces más rápidos, pequeños e incluso plegables. APLICACIONES:Aquí van las diferentes aplicaciones, desde las primeras, pantallas o radares,hasta las que se vendrán después, complejísimos circuitos eléctricos. Comodeclaraba uno de los expertos consultados, cualquier objeto, ropa, papel, ventanaso nuestro propio cuerpo, será electrónico.En los avances de la tecnología electrónica este material proporciona unaalternativa al silicio, diversos investigadores se han encargado de profundizar elestudio para aprovechar al máximo la propiedad de conductividad tanextraordinaria que presenta; gracias a estos estudios en la actualidad existennuevos transistores que aunque en un principio presentaron algunos problemas deestabilidad hoy en día son bastante funcionales para la creación de circuitoselectrónicos, además de que al ser extremadamente pequeños y no oxidarseprometen un futuro revolucionario en las pantallas, tablets ,entre otros dispositivoselectrónicos. Al mismo tiempo, se están creando memorias flash las cuales utilizanla propiedad antes mencionada permitiendo una mayor capacidad de almacenajede información e incrementando la velocidad de proceso hasta 155GHz, ésteremplazo no solo se enfoca en las memorias sino que toma en cuenta una granvariedad de dispositivos electrónicos.
  10. 10. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROPor otro lado, aprovechando la gran conductividad de este material se hapromovido la creación de baterías que prometen dejar atrás a las existentes,“Científicos de la Universidad de Northwestern en Estados Unidos han modificadolos materiales que componen las baterías hechas de ion de litio para aumentar supotencia y su vida.”Ansuini C. (s.f.). Es así como podemos darnos cuenta que enun futuro los dispositivos electrónicos tales como los celulares, computadorasportátiles, los reproductores de música, tablets, y todo aquello que utilice este tipo de baterías nos brindaran un servicio a un mas eficaz ya que una gran particularidad de estas nuevas creaciones es que almacenan por mas tiempo la energía y son mas duraderas, aunque como todo con el paso del tiempo va disminuyendo su capacidad de estima que aun serán mejores que las baterías que estos dispositivos utilizan actualmente. Sin duda alguna las empresaslíderes en tecnología no dejan de estar al tanto de este prometedor material, yalgunas de ellas como Samsung, se han ayudado de la UniversidadSungkyunkwa, de Corea del Norte, para fabricar en un futuro no muy lejano lasprimeras pantallas enrollables (flexibles) táctiles y con circuitos invisibles queserán tan fuertes como el acero. Martín A. (26/10/11).
  11. 11. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROCeldas Solares:El uso del Grafeno para la creación de celdasfotovoltaicas ya es una realidad, por sucapacidad para almacenar y conducir la energía,ser transparente, rígido, ligero y flexible, se tienepensado aplicarlo a superficies irregulares odirectamente como ventanas, generando unaalternativa bastante económica y amigable conla naturaleza. Paneles solares en base aGrafeno (17/01/11).Por otro lado, los avances de este peculiar nanomaterial se enfocan en otras áreas(aeronáutica y blindaje).AeronáuticaCarburante para Aviones: Se ha comprobado que nano partículas compuestaspor fragmentos de Grafeno de escasos angstroms de espesor son capaces demejorar la efectividad en el encendido y la combustión. Los aditivos decombustible junto con partículas de Grafeno podrían lograr que los motorescuenten con mejores rendimientos y de eficiencia por tanto mejore lasostenibilidad ambiental. Piacente P.J.(22/07/09)BlindajeAplicaciones militares: Para el uso militar tampoco ha pasado desapercibidoeste material, como ya se menciono este se ha catalogado como el mas fuerte delmundo además de ser extremadamente ligero, delgado, es por ello que se haprocurado su uso para la confección de chalecos antibalas, lo cual permite queestos a su vez sean mas cómodos mas estéticos y pasen casi desapercibidos.Sin dejar de lado su uso en los vehículos, cajas fuertes, y otros dispositivos deseguridad.
  12. 12. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTURO CONCLUSIONEl Grafeno es un material prometedor del que se esperan muchas aportaciones,algunas de ellas se han expuesto claramente a lo largo del texto y muchas otrasaún no se conocen, sin embargo se sigue trabajando en ello para poder llegar amejores resultados que no solo nos brinden lo que necesitamos como sociedad engeneral sino que este desarrollo se desenvuelva amigablemente con el medioambiente y sea accesible para un mayor número de personas.Finalmente, podemos resaltar que el estudio de las propiedades exóticas delGrafeno, ha puesto de manifiesto interesantes relaciones entre los modelosusados desde ciencia e ingeniería química de materiales, como en física,electrónica, hasta aplicaciones en el área de salud, todo esto gracias a la extensagama de propiedades y usos que nos ofrece, remarcando el esfuerzo ycolaboración de cientos de investigadores de todo el mundo. En este contextonuestra intención es adentrarlos para seguir las huellas de estas nuevas yasombrosas investigaciones, ya que se vuelve una tarea para la sociedad buscarun desarrollo sustentable cuando cada vez más el avance científico-tecnológicoimpacta en nuestra vida cotidiana. Como lo menciono el científico espacial rusoKonstantin Tsiolokovsky “los imposibles de hoy serán posibles mañana”.
  13. 13. EL GRAFENO: NANOMATERIAL DEL FUTUROBibliografía: o González Carmona, J., Hernández Vozmedio, M. A., Guinea, F. (2010). Electrónica del grafeno. Investigación y ciencia, (408), 42-49. Recuperado de: http://www.investigacionyciencia.es/Archivos/09-10_Guinea.pdf o Noboru, Takeuchi. (2009) Nanociencia y nanotecnología: la construcción de un mundo mejor átomo por átomo (1 Edición) México: Secretaría de Educación Pública: Universidad Nacional Autónoma de México: Fondo de Cultura Económica. o Martínez, R. Marlon Doney (2011).Propiedades y aplicaciones del Grafeno. Universidad del valle .Recuperado Junio 15, 2012, a partir de: http://quimica.univalle.edu.co/enlaces/20111010_1.pdf o Aguilar N., Duarte G., González A. (Nov. 2011) El Grafeno .SlideShare. Recuperado Junio 15,2012, a partir de: http://www.slideshare.net/dan-adr-nes/el-grafeno-pdf. o Olmo, M.y Nave, R. (s.f.). Energías fermi e los metales. HyperPhysics. Recuperado Julio 11, 2012, a partir de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/fermi2.html Citas Bibliográficas: o González Carmona, J., Hernández Vozmedio, M. A., Guinea, F. (2010). Electrónica del Grafeno. Investigación y ciencia, (408), 42-49. Recuperado de: http://www.investigacionyciencia.es/Archivos/09-10_Guinea.pdf o Ansuini C. (s.f.). ¡La batería que necesitas! CvcLaVoz. Recuperado (10/07/12) a partir de: http://cvclavoz.com/comunicado-de-prensa/%C2%A1la-bateria-que- necesitas/ o Martin A. (26/10/11). Posibles aplicaciones del Grafeno. Teknobing. Recuperado( 10/07/12) a partir de: http://www.teknobing.com/category/aplicaciones-web/ o Piacente P.J.(22/07/09) .El Grafeno facilitará motores más eficientes para aviones supersónicos. Tendencias de la ingeniería. Recuperado (10/07/12) a partir de : http://www.tendencias21.net/El-grafeno-facilitara-motores-mas-eficientes-para- aviones-supersonicos_a3518.html Paneles solares en base a Grafeno (17/01/11). Recuperado (10/07/12) a partir de: http://www.everde.cl/2011/01/paneles-solares-en-base-grafeno.html

×